基于博弈论的网联车路径选择算法研究

发布时间：2020-06-07 07:14

【摘要】：近年来,随着城市的快速发展,城市交通道路网作为城市发展的一个重要环节,其作用越来越明显,交通路网的畅通性与高效率性是体现一个城市发展高低的关键因素之一。国务院印发的《中国制造2025》报告中明确提出智能化、网联化、低碳化将是未来汽车发展的主要方向。利用智能交通系统解决路网综合问题是目前的一个趋势走向。动态路径优化方法是解决城市交通拥堵和减少环境污染的核心。博弈论是一种研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论和方法,它主要研究决策主体在给定信息结构下如何决策以最大化自己的效用,以及不同决策主体之间的策略均衡,并且考虑它们的实际行为和预测行为。本文基于博弈论围绕网联汽车的路径选择和减少汽车损耗展开了研究和分析,主要研究成果如下:1、基于博弈论,采用Stackelberg博弈模型,提出了一种基于博弈论的智能网联汽车路径选(SINAER)算法。针对现有车辆的路径选择方法有时无法达到最优的问题,首先建立了交通路网为“管理者”,行驶车辆为“出行者”的模型,抓住管理者与出行者都想达到最优的矛盾点,管理者追求的是交通路网得到最大程度的利用,出行者所考虑的是出行费用最少。结合CPS和智能网联汽车,构建了 Stackelberg博弈的智能网联汽车路径选择(SINAER)模型。该模型将交通路网、道路监控系统、通讯站点和出行车辆等与CPS理论结合进行路径选择,同时兼顾了交通路网系统和出行车辆的需求,在SINAER模型中通过计算机技术、通信技术和控制技术的深度融合可以实现对路径选择过程实时感知和动态控制。2、基于SINAER模型及模糊理论,设计智能网联汽车交通导流策略。为了增加管理者对出行者导流的精确性,优化路网的结构。本文提出了以道路的拥塞程度和拥塞变化率为输入,以道路交通流控制量为输出的模糊路径导流策略,优化管理者的道理策略,同时利用遗传算法使管理者尽可能的达到最优。3、在MATLAB中建立了路径选择仿真模型,并在无交通导流和有交通导流的情况下对路径选择的过程进行了仿真。仿真结果表明:基于博弈论的路径选择模型在有交通导流的情况下比无交通导流更能使路网交通流量更加均衡,出行者的出行损耗更小,从而验证了本文博弈模型和求解算法的可行性与有效性,符合用户的路径选择需求和两者的经济利益。
【图文】：

示意图,技术融合,示意图

逑ＣＰＳ是通过通信技术、计算技术、控制技术（３Ｃ）的深度融合，以实现能够对现逡逑实物理世界实时动态控制和感知的智能系统。图２．１是ＣＰＳ中３Ｃ技术融合示意逡逑图。逡逑虚拟世界逡逑Ｃ邋Ｃｙｂｅｒ）逡逑ｊＳＦ邋Ｆ邋（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）！逡逑／逡逑ｆｌ邋４？，ｒ？逡逑（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）逡逑NB物理世界晒工、：逡逑■ＵＨｌ邋（Ｐｈｙｓｉｃａ］）邋ＭａＢＭＢ逡逑图２．１邋ＣＰＳ中３Ｃ技术融合示意图逡逑２．３＿２邋ＣＰＳ的结构逡逑要建立ＣＰＳ的系统结构首先必须了解ＣＰＳ的组成原理。ＣＰＳ构成包括传感逡逑器、执行器、决策控制单元等基本组件。传感器是一种能够监测外界环境信号变逡逑化的嵌入式设备，，执行器是能够接收系统控制指令，并通过指令来控制对象的一逡逑类嵌入式设备，根据语义逻辑做出控制决策一类设备称为决策控制单元。这些基逡逑本组件要想实现ＣＰＳ最基本的控制和监测功能，还需结合反馈控制机制。逡逑决策单元逡逑N—Ｇ－p汗ふ玻璑逡逑网络逦＂＂逦１逦逦逦—逦？逦逦邋网络逡逑节＾￣￣厂＾令）节点逡逑逦￡＞邋逦＾逦逡逑监逦受逡逑｜逦Ｉ逦物理层逡逑

体系结构图,体系结构,技术融合

逑ＣＰＳ是通过通信技术、计算技术、控制技术（３Ｃ）的深度融合，以实现能够对现逡逑实物理世界实时动态控制和感知的智能系统。图２．１是ＣＰＳ中３Ｃ技术融合示意逡逑图。逡逑虚拟世界逡逑Ｃ邋Ｃｙｂｅｒ）逡逑ｊＳＦ邋Ｆ邋（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）！逡逑／逡逑ｆｌ邋４？，ｒ？逡逑（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）逡逑NB物理世界晒工、：逡逑■ＵＨｌ邋（Ｐｈｙｓｉｃａ］）邋ＭａＢＭＢ逡逑图２．１邋ＣＰＳ中３Ｃ技术融合示意图逡逑２．３＿２邋ＣＰＳ的结构逡逑要建立ＣＰＳ的系统结构首先必须了解ＣＰＳ的组成原理。ＣＰＳ构成包括传感逡逑器、执行器、决策控制单元等基本组件。传感器是一种能够监测外界环境信号变逡逑化的嵌入式设备，执行器是能够接收系统控制指令，并通过指令来控制对象的一逡逑类嵌入式设备，根据语义逻辑做出控制决策一类设备称为决策控制单元。这些基逡逑本组件要想实现ＣＰＳ最基本的控制和监测功能，还需结合反馈控制机制。逡逑决策单元逡逑N—Ｇ－p汗ふ玻璑逡逑网络逦＂＂逦１逦逦逦—逦？逦逦邋网络逡逑节＾￣￣厂＾令）节点逡逑逦￡＞邋逦＾逦逡逑监逦受逡逑｜逦Ｉ逦物理层逡逑
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U495

【参考文献】